CN110866317A

CN110866317A - 基于产品历史信息及设计行为分析的设计工具包重构方法

Info

Publication number: CN110866317A
Application number: CN201911160600.3A
Authority: CN
Inventors: 彭进辉; 叶福源; 陈志平; 蒋维
Original assignee: GUANGDONG KELON MOULD CO Ltd
Current assignee: GUANGDONG KELON MOULD CO Ltd
Priority date: 2019-11-23
Filing date: 2019-11-23
Publication date: 2020-03-06
Anticipated expiration: 2039-11-23
Also published as: CN110866317B

Abstract

一种基于产品历史信息及设计行为分析的设计工具包重构方法，包括下列步骤:(a)将新产品与模具设计信息录入历史产品设计信息数据库中；(b)制定产品设计信息相似度比较策略，用新产品设计信息同数据库中历史设计信息进行比较，获得相似度较高的N条记录；(c)从上述n条记录获取相应历史产品设计行为记录数据集，对其预处理后，构建设计行为决策树；(d)基于设计行为决策树，结合新产品设计信息，制定设计任务，规划设计行为路线，并动态重组设计工具包。通过本发明，实现对历史设计行为数据的挖掘，为模具设计提供有效的行为引导，降低模具设计对经验依赖程度。

Description

基于产品历史信息及设计行为分析的设计工具包重构方法

技术领域

本发明属于注塑模具设计领域，更具体地，涉及一种基于产品历史信息及设计行为分析的设计工具包重构方法。

背景技术

模具设计能力是模具企业的核心竞争力，模具智能化设计的研究已经成为当前模具工业发展的重要课题之一。模具设计是流程化的设计，设计工程师根据产品图纸，通过尺寸得到模腔图形尺寸，然后设计型腔、选用标准模架，设计浇口、设计动定模、设计顶出系统、设计滑块机构、设计冷却系统、设计装配结构等步骤完成模具总装图以及各级组成零件图纸的绘制，只有在不同的设计阶段有效利用设计经验和知识，设计工程师才能做出合理的设计决策，最终正确完成模具设计。

目前对于设计经验和知识的利用主要在两个方面，一方面设计工程师根据产品设计信息手动检索历史相似产品，参考相应模具的结构设计和参数选取，但是因为检索精度低、关键词描述存在差异，设计工程师需要仔细对信息进行筛选、甄别、转化，严重影响了设计效率；另一方面企业对模具设计过程进行模块划分，针对模块内结构设计开发企业定制的设计工具，减少了工作内容，但是缺乏对工具使用流程和参数选取的引导。同时因为现有设计行为单元没有统一的界定，使得设计流程上的信息很难被准确记录，导致能够对模具设计做出行为指导的如任务时序、结构设计依赖和参数设定顺序等关键信息的丢失。此外，设计工程师的个人因素也是影响设计过程的重要因素，不同设计工龄、不同的设计小组对相同的产品会做出相异的设计路线。

发明内容

针对现有技术的缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于产品历史信息及设计行为分析的设计工具包重构方法，通过分段式检索策略在历史设计信息数据库中匹配出相似产品集，获取对应设计行为记录数据集，并构建设计行为决策树，并基于决策树动态重组设计工具包，实现基于历史数据的模具设计引导。

为实现上述目的，按照本发明，提供一种基于产品历史信息及设计行为分析的设计工具包重构方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)将新产品与模具设计信息录入历史产品设计信息数据库中。

(b)制定产品设计信息相似度比较策略，用新产品设计信息同数据库中历史设计信息进行比较，获得相似度较高的N条记录，N≥10。

(c)从(b)中N条记录获取相应历史产品设计行为记录数据集，对其预处理后，构建设计行为决策树。

(d)基于设计行为决策树，结合新产品设计信息，规划设计行为路线，并动态重组设计工具包。

进一步优选地，步骤(a)中设计信息包含项目信息、材料信息、属性信息、生产信息、人员信息、图档信息。

进一步优选地，步骤(a)中历史设计信息数据库以产品信息为索引，每条记录应包含指向该记录对应产品的模具设计行为记录。

进一步优选地，步骤(b)中相似度比较策略为两段式检索策略，在匹配产品设计信息关键字的基础上，从产品三维模型的几何形状上定义相似度比较标准，其步骤如下：

(b1)根据产品设计信息和检索策略，同历史产品逐个匹配，进行相似度计算后排序，获取前M个历史相似产品。

(b2)比较新产品三维模型形状因子与(b1)中M个历史相似产品三维模型形状因子，获得更为相似的N个历史产品信息。

进一步优先地，步骤(c)中，设计行为记录来源于对设计工程师使用设计工具的监控，包括项目信息、设计人员信息、设计阶段信息、设计工具信息、应用参数信息、时间点信息。

进一步优选的，步骤(c)中数据预处理包括数据清理、数据离散化和标准化。

进一步优选地，步骤(d)设计行为决策树优先选用C4.5生成算法，核心是在决策树各个节点上应用信息增益准则选择特征，然后递归的构建决策树。分类特征有：产品类型、设计人员、设计人员工龄、设计阶段、设计工具和应用参数中的两个以上的组合。

进一步优选地，步骤(d)中设计行为由设计任务单元组成，设计任务单元取自标准设计任务单元库，设计路线以树形式组织，包括一级设计任务单元如：模架系统、浇注系统、冷却系统、顶出系统和抽芯系统，每个一级任务单元下包含数个二级任务单元。

进一步优选地，步骤(d)每一个设计行为记录，必定对应着一个设计工具的使用，总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明采用两段式的历史产品检索方法，不仅仅从产品相关的文本信息作为检索条件，还可以以用空间几何形状的量化参数作为相似度匹配的条件，以语义查询作为粗略的过滤，以空间检索作为精确定位，最终实现效率高精确度高的相似度匹配。

(2)本发明在对通过标准化的设计任务单元设定的基础上，建立模具设计行为同设计工具映射关系，通过对设计工具使用的监控，实现对设计行为的记录，填补企业在设计行为数据的积累的空白。

(3)本发明通过对设计行为的历史数据的挖掘，建立设计行为决策树，为新产品的设计制定设计任务和设计路线，并通过对设计工具包的重构，将这种对模具设计的指引融入到实际的设计流程中。

附图说明

图1是按照本发明的优选实施例的工具包重构方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是按照本发明的优选实施例所构建的基于产品历史信息及设计行为分析的设计工具包重构方法流程图，如图1所示，为实现上述目的，本发明通过下述技术方案实现，其包括如下步骤：

1)输入产品与模具设计相关的信息，对数据进行存储并进行分类处理，转化为标准的格式。

2)使用分段检索策略，从历史设计信息数据库中检索相似产品集N，N≥10。

3)基于产品集N中产品信息与行为记录的映射关系，获取对应的模具设计行为记录数据集A，1≤A≤N，并对数据作预处理。

4)按照设计行为记录中对应特征，生成相应设计行为决策树。

5)根据1)中新产品设计信息，应用设计行为决策树，规划设计路线，依照设计行为与工具映射关系，重构设计工具包。

步骤1)中设计相关信息包括：项目信息包含项目编号、甲方厂商、订单时间3个信息；材料信息包含材料种类、材料大类、材料牌号、材料三维方向收缩率4个信息；属性信息包含产品类型、三维外形尺寸、最大最小以及平均壁厚和局部结构4个信息；生产信息包含生产批量、尺寸精度、表面粗糙度和模腔数4个信息；人员信息包含姓名、设计工龄和所在小组3个信息；图档信息包含三维模型和二维图纸2个信息。

步骤1)中数据分类处理指的是：对于文本信息采用语句分析技术(包括短句、标记关键字和句法解析三个阶段)将其转化为标准的结构化表示形式；对于三维模型计算其矩不变量{F₁,F₂,F₃}与中心矩特征值

用来表征模型点的位置分布和模型的几何形状分布。

步骤2)中分段检索策略指的是：低精度而高效率的文本检索和高精度而低效率的形状因子检索。

第一阶段基于设计信息中的文本信息粗略检索数据库中相似产品，遍历历史产品，计算与现产品相似度并排序，取前50％获得样本集N数量，N≥10，相似度S计算公式如下：

其中，n为文本的特征信息数目，W_i为分配给每个特征信息的权重，且满足

f(i)满足0≤f(i)≤1，如果特征信息为字符则f(i)＝1否则f(i)＝0，如果特征信息为数值则用新旧信息中小的特征信息值除以大的特征信息值。

第二阶段基于形状因子检索从第一阶段获得的样本集N，对于每个模型，根据其矩不变量{F₁,F₂,F₃}和中心特征值

可获得一个6元的矩向量

采用加权欧式距离比较向量之间的距离。公式为即：

其中，F_a为待检产品的矩向量，F为新产品矩向量，ω_i为加权系数。

遍历样本集N，计算每个模型与新产品模型矩向量之间的距离并排序，取前30％获得相似集N。

步骤3)中数据的预处理指的是：取值空间连续的特征作离散化处理，采用等宽离散法。遍历数据该特征对应值，获得最大最小值为v_max，v_min，将整个取值空间划分为大小相同的g份，g为整数且80％N≥g≥2，则每个区间的大小

采用左闭右开的区间定义，最总获得如下区间：[v_min,v_min+l)，[v_min+l,v_min+l)…[v_min+(g-1)l,v_max+1)，[v_max+1)保证数据都被包含在统计区间内。

步骤4)中设计行为记录包括项目信息、设计人员信息、设计阶段信息、设计工具信息、应用参数信息和时间点信息6个信息。

步骤4)中设计行为决策树的构造采用C4.5生成算法，训练集是预处理后的样本集D，特征集为自选特征A如设计参数，阀值为ε，0≤ε≤0.2，具体的从根节点开始，对节点计算所有可能的特征增益，选择信息增益最大的特征作为节点特征，由该特征的不同取值建立子节点；再对子节点递归调用以上方法，构建决策树，直到所有特征的信息增益均小于阀值或没有特征可以选取为止，最后得到一个决策树。

步骤5)中设计行为规划的前提是建立在设计任务单元标准化的基础上，设计任务标准化，使得每一步的设计行为能够同一次设计工具的使用相对应，也就使设计行为能够被记录。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于产品历史信息及设计行为分析的设计工具包重构方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)将新产品与模具设计信息录入历史产品设计信息数据库中；

(b)制定产品设计信息相似度比较策略，用新产品设计信息同数据库中历史设计信息进行比较，获得相似度排序前50％的N条记录，N≥10；

(c)从(b)中N条记录获取相应历史产品设计行为记录数据集，对其预处理后，构建设计行为决策树；

2.根据权利要求1所述的基于产品历史信息及设计行为分析的设计工具包重构方法，其特征在于，步骤(a)中设计信息包含项目信息、材料信息、属性信息、生产信息、人员信息和图档信息中的两种以上的组合。

3.根据权利要求1或2所述的基于产品历史信息及设计行为分析的设计工具包重构方法，其特征在于，步骤(a)中历史设计信息数据库以产品信息为索引，每条记录应包含指向该记录对应产品的模具设计行为记录。

4.根据权利要求1或2所述的基于产品历史信息及设计行为分析的设计工具包重构方法，其特征在于，步骤(b)中相似度比较策略为两段式检索策略，在匹配产品设计信息关键字的基础上，从产品三维模型的几何形状上定义相似度比较标准，其步骤如下：

(b1)根据产品设计信息和检索策略，同历史产品逐个匹配，进行相似度计算后排序，获取前M个历史相似产品；

(b2)比较新产品三维模型形状因子与(b1)步中M个历史相似产品三维模型形状因子，获得更为相似的N个历史产品信息。

5.根据权利要求1或2所述的基于产品历史信息及设计行为分析的设计工具包重构方法，其特征在于，步骤(c)中，设计行为记录来源于对设计工程师使用设计工具的监控，包括项目信息、设计人员信息、设计阶段信息、设计工具信息、应用参数信息和时间点信息中的两种以上的组合。

6.根据权利要求1或2所述的基于产品历史信息及设计行为分析的设计工具包重构方法，其特征在于，步骤(c)中数据预处理包括去除数据清理、数据离散化和标准化3个步骤。

7.根据权利要求1或2所述的基于产品历史信息及设计行为分析的设计工具包重构方法，其特征在于，步骤(d)设计行为决策树优先选用C4.5生成算法，核心是在决策树各个节点上应用信息增益准则选择特征，然后递归的构建决策树。分类特征有：产品类型、设计人员、设计人员工龄、设计阶段、设计工具和应用参数中的两种以上的组合。

8.根据权利要求1或2所述的基于产品历史信息及设计行为分析的设计工具包重构方法，其特征在于，步骤(d)中设计行为由设计任务单元组成，设计任务单元取自标准设计任务单元库，包括一级设计任务单元：模架系统、浇注系统、冷却系统、顶出系统和抽芯系统5个任务单元，每个一级任务单元下包含数个二级任务单元。

9.根据权利要求1或2所述的基于产品历史信息及设计行为分析的设计工具包重构方法，其特征在于，步骤(d)每一个设计行为记录，必定对应着一个设计工具的使用。